වර්ධනය සඳහා මූලික තාක්ෂණයSiC epitaxialද්‍රව්‍ය යනු ප්‍රථමයෙන් දෝෂ පාලන තාක්‍ෂණයයි, විශේෂයෙන් උපාංග අසාර්ථක වීමට හෝ විශ්වසනීයත්වය පිරිහීමට ලක්වන දෝෂ පාලන තාක්ෂණය සඳහා. epitaxial වර්ධන ක්‍රියාවලියේදී උපස්ථර දෝෂ වල යාන්ත්‍රණය අධ්‍යයනය කිරීම, උපස්ථරය සහ epitaxial ස්ථරය අතර අතුරු මුහුණතේ දෝෂ මාරු කිරීමේ සහ පරිවර්තන නීති සහ දෝෂ වල න්‍යෂ්ටික යාන්ත්‍රණය අතර සහසම්බන්ධය පැහැදිලි කිරීම සඳහා පදනම වේ. උපස්ථර දෝෂ සහ එපිටාක්සියල් ව්‍යුහාත්මක දෝෂ, උපස්ථර පිරික්සීමට ඵලදායී ලෙස මඟ පෙන්විය හැක. epitaxial ක්රියාවලිය ප්රශස්තකරණය.
හි අඩුපාඩුසිලිකන් කාබයිඩ් epitaxial ස්ථරප්‍රධාන වශයෙන් කාණ්ඩ දෙකකට බෙදා ඇත: ස්ඵටික දෝෂ සහ මතුපිට රූප විද්‍යා දෝෂ. ලක්ෂ්ය දෝෂ, ඉස්කුරුප්පු විස්ථාපනය, ක්ෂුද්‍ර නල දෝෂ, දාර විස්ථාපන යනාදිය ඇතුළුව ස්ඵටික දෝෂ බොහෝ දුරට SiC උපස්ථරවල දෝෂ වලින් හටගෙන එපිටාක්සියල් ස්ථරයට විසරණය වේ. අන්වීක්ෂයක් භාවිතයෙන් පියවි ඇසින් මතුපිට රූප විද්‍යාත්මක දෝෂ සෘජුවම නිරීක්ෂණය කළ හැකි අතර සාමාන්‍ය රූප විද්‍යාත්මක ලක්ෂණ ඇත. පෘෂ්ඨීය රූප විද්‍යා දෝෂවලට ප්‍රධාන වශයෙන් ඇතුළත් වන්නේ: සීරීම්, ත්‍රිකෝණ දෝෂ, කැරට් දෝෂ, පහත වැටීම සහ අංශු, රූප සටහන 4. එපිටැක්සියල් ක්‍රියාවලියේදී විදේශීය අංශු, උපස්ථර දෝෂ, පෘෂ්ඨීය හානි, සහ එපිටාක්සියල් ක්‍රියාවලි අපගමනය දේශීය පියවර ප්‍රවාහයට බලපෑ හැකිය. වර්ධන මාදිලිය, මතුපිට රූප විද්‍යාත්මක දෝෂ ඇති කරයි.
වගුව 1. SiC epitaxial ස්ථරවල පොදු න්‍යාස දෝෂ සහ මතුපිට රූප විද්‍යා දෝෂ සෑදීමට හේතු
ලක්ෂ්ය දෝෂ
එක් දැලිස් ලක්ෂ්‍යයක හෝ දැලිස් ලක්ෂ්ය කිහිපයක පුරප්පාඩු හෝ හිඩැස් මගින් ලක්ෂ්ය දෝෂ සෑදී ඇති අතර ඒවාට අවකාශීය දිගුවක් නොමැත. සෑම නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියකදීම, විශේෂයෙන්ම අයන තැන්පත් කිරීමේදී ලක්ෂ්ය දෝෂ ඇතිවිය හැක. කෙසේ වෙතත්, ඒවා හඳුනා ගැනීමට අපහසු වන අතර, ලක්ෂ්ය දෝෂ සහ අනෙකුත් දෝෂවල පරිවර්තනය අතර සම්බන්ධය ද බෙහෙවින් සංකීර්ණ වේ.
ක්ෂුද්‍ර පයිප්ප (MP)
ක්ෂුද්‍ර පයිප්ප යනු බර්ගර් දෛශිකය <0001> සමඟ වර්ධන අක්ෂය දිගේ ප්‍රචාරණය වන හිස් ඉස්කුරුප්පු විස්ථාපනයයි. ක්ෂුද්‍ර ටියුබ්වල විෂ්කම්භය මයික්‍රෝනයක කොටසක සිට මයික්‍රෝන දස ගණන් දක්වා පරාසයක පවතී. Microtubes SiC වේෆර්වල මතුපිට විශාල වලවල් වැනි මතුපිට ලක්ෂණ පෙන්වයි. සාමාන්යයෙන්, ක්ෂුද්‍ර ටියුබ් වල ඝනත්වය 0.1~1cm-2 පමණ වන අතර වාණිජ වේෆර් නිෂ්පාදන තත්ත්ව අධීක්‍ෂණයේ දී අඩුවෙමින් පවතී.
ඉස්කුරුප්පු විස්ථාපනය (TSD) සහ දාර විස්ථාපනය (TED)
SiC හි විස්ථාපනයන් උපාංග ක්ෂය වීමේ සහ අසාර්ථක වීමේ ප්‍රධාන මූලාශ්‍රය වේ. ඉස්කුරුප්පු විස්ථාපනය (TSD) සහ දාර විස්ථාපනය (TED) යන දෙකම වර්ධන අක්ෂය දිගේ දිව යයි, පිළිවෙලින් <0001> සහ 1/3<11-20> බර්ගර් දෛශික සමඟ.
ඉස්කුරුප්පු විස්ථාපනය (TSD) සහ දාර විස්ථාපනය (TED) යන දෙකම උපස්ථරයේ සිට වේෆර් මතුපිට දක්වා විහිදෙන අතර කුඩා වළක් වැනි මතුපිට ලක්ෂණ ගෙන ඒමට හැකිය (රූපය 4b). සාමාන්යයෙන්, දාර විස්ථාපනයේ ඝනත්වය ඉස්කුරුප්පු ඇණ ගැසීමේ ඝනත්වය මෙන් 10 ගුණයක් පමණ වේ. දිගු කරන ලද ඉස්කුරුප්පු විස්ථාපනය, එනම් උපස්ථරයේ සිට එපිලේයරය දක්වා විහිදීම, වෙනත් දෝෂ බවට පරිවර්තනය වී වර්ධන අක්ෂය දිගේ ප්‍රචාරණය විය හැක. අතරතුරSiC epitaxialවර්ධනය, ඉස්කුරුප්පු විස්ථාපනය ස්ටැකිං දෝශ (SF) හෝ කැරට් දෝෂ බවට පරිවර්තනය වන අතර, එපිලේයර්වල දාර විස්ථාපනය එපිටාක්සියල් වර්ධනයේදී උපස්ථරයෙන් උරුම වූ බාසල් තල විස්ථාපනය (BPDs) වලින් පරිවර්තනය වන බව පෙන්වයි.
මූලික තල විස්ථාපනය (BPD)
1/3 <11-20> බර්ගර් දෛශිකයක් සමඟ SiC බාසල් තලයේ පිහිටා ඇත. BPDs SiC වේෆර් මතුපිට කලාතුරකින් දක්නට ලැබේ. ඒවා සාමාන්යයෙන් 1500 cm-2 ඝනත්වයකින් යුත් උපස්ථරය මත සංකේන්ද්‍රණය වී ඇති අතර, එපිලේයරයේ ඒවායේ ඝනත්වය සෙන්ටිමීටර 10-2 පමණ වේ. Photoluminescence (PL) භාවිතයෙන් BPDs හඳුනාගැනීම රූප සටහන 4c හි පෙන්වා ඇති පරිදි රේඛීය ලක්ෂණ පෙන්වයි. අතරතුරSiC epitaxialවර්ධනය, විස්තීර්ණ BPDs stacking faults (SF) හෝ Edge dislocations (TED) බවට පරිවර්තනය විය හැක.
ගොඩගැසීමේ දෝෂ (SFs)
SiC බාසල් තලයේ ගොඩගැසීමේ අනුපිළිවෙලෙහි දෝෂ. උපස්ථරය තුළ SFs උරුම කර ගැනීමෙන් එපිටාක්සියල් ස්ථරයේ ගොඩගැසීමේ දෝෂ දිස්විය හැකිය, නැතහොත් බාසල් තල විස්ථාපනය (BPDs) සහ නූල් දැමීමේ ඉස්කුරුප්පු විස්ථාපනය (TSDs) දිගු කිරීම සහ පරිවර්තනය කිරීම හා සම්බන්ධ විය හැකිය. සාමාන්යයෙන්, SF වල ඝනත්වය 1 cm-2 ට වඩා අඩු වන අතර, ඒවා PL භාවිතයෙන් අනාවරණය කරගත් විට ත්රිකෝණාකාර ලක්ෂණයක් පෙන්නුම් කරයි, රූප සටහන 4e හි පෙන්වා ඇත. කෙසේ වෙතත්, SiC හි Shockley වර්ගය සහ Frank වර්ගය වැනි විවිධ ආකාරයේ stacking faults සෑදිය හැක, මන්ද ගුවන් යානා අතර කුඩා ගොඩගැසීමේ ශක්ති අක්‍රමිකතාවක් වුවද ගොඩගැසීමේ අනුපිළිවෙලෙහි සැලකිය යුතු අක්‍රමිකතාවයක් ඇති කළ හැකි බැවිනි.
පහත වැටීම
පහත වැටීමේ දෝෂය ප්‍රධාන වශයෙන් ආරම්භ වන්නේ වර්ධන ක්‍රියාවලියේදී ප්‍රතික්‍රියා කුටියේ ඉහළ සහ පැති බිත්ති මත ඇති අංශු පහත වැටීමෙන් වන අතර, ප්‍රතික්‍රියා කුටීරයේ මිනිරන් පරිභෝජන ද්‍රව්‍යවල කාලානුරූප නඩත්තු ක්රියාවලිය ප්‍රශස්ත කිරීම මගින් ප්‍රශස්ත කළ හැක.
ත්රිකෝණාකාර දෝෂය
එය 3C-SiC පොලිටයිප් ඇතුළත් කිරීමකි, එය රූප සටහන 4g හි පෙන්වා ඇති පරිදි, බාසල් තලයේ දිශාව ඔස්සේ SiC epilayer මතුපිට දක්වා විහිදේ. එපිටාක්සීය වර්ධනයේදී SiC epilayer මතුපිටට වැටෙන අංශු මගින් එය ජනනය විය හැක. අංශු එපිලේයර් තුළ තැන්පත් කර ඇති අතර වර්ධන ක්‍රියාවලියට බාධා කරන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස 3C-SiC පොලිටයිප් ඇතුළත් කිරීම් සිදුවේ, ත්රිකෝණාකාර කලාපයේ සිරස්වල පිහිටා ඇති අංශු සමඟ තියුණු කෝණික ත්රිකෝණාකාර මතුපිට ලක්ෂණ පෙන්නුම් කරයි. බොහෝ අධ්‍යයනයන් මගින් පොලිටයිප් ඇතුළත් කිරීම් වල මූලාරම්භය මතුපිට සීරීම්, ක්ෂුද්‍ර පයිප්ප සහ වර්ධන ක්‍රියාවලියේ නුසුදුසු පරාමිතීන් වෙත ආරෝපණය කර ඇත.
කැරට් දෝෂය
කැරට් දෝෂයක් යනු TSD සහ SF බාසල් ස්ඵටික තලවල පිහිටා ඇති අන්ත දෙකක් සහිත ගොඩගැසීමේ දෝෂ සංකීර්ණයක් වන අතර එය ෆ්‍රෑන්ක් ආකාරයේ විස්ථාපනයකින් අවසන් වන අතර කැරට් දෝෂයේ ප්‍රමාණය ප්‍රිස්මැටික් ගොඩගැසීමේ දෝෂයට සම්බන්ධ වේ. මෙම ලක්ෂණවල එකතුව කැරට් දෝෂයේ මතුපිට රූප විද්‍යාව සාදයි, එය රූපය 4f හි දැක්වෙන පරිදි 1 cm-2 ට අඩු ඝනත්වයක් සහිත කැරට් හැඩයක් මෙන් පෙනේ. සීරීම්, TSD හෝ උපස්ථර දෝෂ ඔප දැමීමේදී කැරට් දෝෂ පහසුවෙන් සෑදේ.
සීරීම්
සීරීම් යනු රූප සටහන 4h හි පෙන්වා ඇති පරිදි නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියේදී සාදන ලද SiC වේෆර් මතුපිට යාන්ත්‍රික හානි වේ. SiC උපස්ථරය මත ඇති සීරීම් එපිලේයරයේ වර්ධනයට බාධා කරයි, එපිලේයරය තුළ ඉහළ ඝනත්ව විස්ථාපනය පේළියක් ඇති කරයි, නැතහොත් කැරට් දෝෂ සෑදීමේ පදනම බවට පත් විය හැක. එබැවින්, SiC වේෆර් නිසි ලෙස ඔප දැමීම ඉතා වැදගත් වේ, මන්ද මෙම සීරීම් උපාංගයේ ක්‍රියාකාරී ප්‍රදේශයේ දිස්වන විට උපාංග ක්‍රියාකාරිත්වයට සැලකිය යුතු බලපෑමක් ඇති කළ හැකි බැවිනි.
වෙනත් මතුපිට රූප විද්‍යාත්මක දෝෂ
පියවර පොකුර යනු SiC epitaxial වර්ධන ක්‍රියාවලියේදී සෑදෙන මතුපිට දෝෂයකි, එය SiC එපිලේයරයේ මතුපිට නොපැහැදිලි ත්‍රිකෝණ හෝ trapezoidal ලක්ෂණ නිපදවයි. මතුපිට වළවල්, ගැටිති සහ පැල්ලම් වැනි තවත් බොහෝ මතුපිට දෝෂ තිබේ. මෙම දෝෂ සාමාන්යයෙන් සිදුවන්නේ ප්‍රශස්ත නොවන වර්ධන ක්‍රියාවලීන් සහ ඔප දැමීමේ හානිය අසම්පූර්ණව ඉවත් කිරීම නිසා වන අතර එය උපාංග ක්‍රියාකාරිත්වයට අහිතකර ලෙස බලපායි.
පසු කාලය: ජූනි-05-2024